第三单元 第21讲 电化学基础.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,21,讲,电化学基础,考纲定位,选项示例,1.,了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。,2,了解常见的化学电源的种类及工作原理。,3,了解电解池的工作原理及应用，能写电极反应和电池反应方程式。,4,发生电化学腐蚀的原因、危害及防止措施。,1.,在外电路中，电子从负极流向正极。,(2010,年广东高考,T,23,C,),2,氯碱工业中，阳极发生的反应为：,2Cl,2e,=Cl,2,。,(2011,年广东揭阳模拟,T,12,D,),3,海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀。,(2011,年广东湛江模拟,T,12,B,),一、原电池,1,概念,把,_,转化为,_,的装置。,2,构成条件,(1),两个,_,电极。,(2),将两个电极插入,_,中。,(3),用导线连接电极形成,_,。,(4),具有自发进行的,_,。,化学能,电能,活泼性不同的,电解质溶液,闭合回路,氧化还原反应,3,工作原理,(,以锌,铜原电池为例,),图,3,21,1,电极名称,负极,正极,电极材料,_,_,电极反应,_,_,反应类型,_,_,电子流向,由负极沿导线流向正极,Zn,Cu,Zn,2e,=Zn,2,Cu,2,2e,=Cu,氧化反应,还原反应,二、化学电源,1,碱性锌锰干电池,一次电池,负极：,_,；,正极：,2MnO,2,2H,2,O,2e,=2MnOOH,2OH,。,电池反应：,Zn,2MnO,2,2H,2,O=Zn(OH),2,2MnOOH,。,Zn,2OH,2e,=Zn(OH),2,2,铅蓄电池,二次电池,(1),构造：负极：铅,；正极：二氧化铅；电解质溶液：硫酸,溶液。,(2),电极反应。,负极：,_,；,电池反应：,PbO,2,Pb,2H,2,SO,4,2PbSO,4,2H,2,O,。,(3),优点：铅蓄电池是二次电池，可多次充电，反复利用。,3,氢氧燃料电池,(,碱性介质中,),(1),构造：负极：氢气；正极：氧气；电解质溶液：氢氧化,钾溶液。,(2),电极反应。,负极：,_,。,正极：,_,。,电池反,应：,_,。,(3),优点：,_(,写一条,),。,2H,2,4OH,4e,=4H,2,O,O,2,4e,2H,2,O=4OH,2H,2,O,2,=2H,2,O,能量利用率高、无污染、原料来源广泛等,三、电解池,1,电解原理,(1),电解：使,_,通过电解质溶液,(,或熔融的电解质,),而,在,_,引起,_,的过程。,(2),电解池：把电能转化为化学能的装置。,(3),电极名称与电极反应。,与电源正极相连的为,_,，发生,_,。,与电源负极相连的为,_,，发生,_,。,(4),电解池的构成：直流电源、电极、电解质、闭合回路。,电流,阴、阳两极,氧化还原反应,阳极,氧化反应,阴极,还原反应,2,电解,CuCl,2,溶液,图,3,21,2,阳极：,2Cl,2e,=Cl,2,；,阴极：,Cu,2,2e,=Cu,。,总反应：,CuCl,2,Cu,Cl,2,。,电解,四、电解原理的应用,1,电解饱和食盐水,(1),电极反应。,阳极：,_,；,阴极：,_,。,(2),总反应式：,_,。,(3),应用：氯碱工业制,_,、,_,和,_,。,2Cl,2e,=Cl,2,2H,2e,=H,2,2NaCl,2H,2,O 2NaOH,H,2,Cl,2,电解,氢气,氯气,烧碱,2,电镀或电解精炼铜,(1),两极材料：待镀金属或精铜作,_,；镀层金属或粗,铜作,_,。,(2),电极反应：阳极：,_,；,阴极：,_,。,3,冶炼金属,(,以冶炼,Na,为例,),(1),电极反应：阳极：,_,；,阴极：,_,。,(2),总反应式：,_,。,(3),应用：冶炼,_,等活泼金属。,阴极,阳极,Cu,2e,=Cu,2,Cu,2,2e,=Cu,2Cl,2e,=Cl,2,2Na,2e,=2Na,2NaCl(,熔融,),2Na,Cl,2,电解,钠、镁、铝,五、金属的电化学腐蚀与防护,1,金属的腐蚀,金属与周围的气体或液体物质发生,_,反应而引起,损耗的现象。金属腐蚀的本质：,_,。,(1),化学腐蚀：金属与接触的物质直接发生,_,而引,起的腐蚀。,(2),电 化 学 腐 蚀：不纯的金属 跟 电 解 质 溶 液接触发生,_,反应，较活泼的金属被氧化的腐蚀。,(3),两种腐蚀往往,_,发生，但,_,腐蚀更普遍，,速度快，危害更重。,氧化还原,金属被氧化,化学反应,原电池,同时,电化学,2,电化学腐蚀的分类,(,以铁的腐蚀为例,),_,腐蚀,_,腐蚀,条件,水膜,_,水膜,_,电极,反应,负极,(Fe),_,_,正极,(C),_,_,总反应,_,_,普遍性,_,腐蚀更普遍,析氢,吸氧,呈酸性,呈中性或弱酸性,Fe,2e,=Fe,2,2Fe,4e,=2Fe,2,2H,2e,=H,2,O,2,4e,2H,2,O=4OH,Fe,2H,=Fe,2,H,2,2Fe,O,2,2H,2,O=,2Fe(OH),2,吸氧,3.,金属的防护方法,(1),加防护层，如,_,。,(2),改变,_,。,(3),电化学,保护法。,牺牲阳极的阴极保护法,利用,_,原理，,_,极,被保护。如在被保护的钢铁设备上装上若干较活,泼的金属如锌，,让被保护的金属作原电池的正极。,外加电流的阴极保护法,利用,_,原理，,_,极,被保护。如用被保护的钢铁设备作阴极，惰性电,极作阳极，外,接直流电源。,涂油漆、覆盖陶瓷、电镀、金属钝化等,金属的内部结构，如将普通钢制成不锈钢,原电池,正,电解池,阴,【,基础导练,】,1,用铜片、银片、,Cu(NO,3,),2,溶液、,AgNO,3,溶液、导线和,盐桥,(,装有琼脂,KNO,3,的,U,型管,),构成一个原电池。以下有关该,原电池的叙述正确的是,(,),。,在外电路中，电流由铜电极流向银电极；正极反应为：,Ag,e,=Ag,；,实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作；,将铜片浸入,AgNO,3,溶液中发生的化学反应与该原电池反应,相同。,A,B,C,D,答案：,C,解析：,在原电池中，活动性强的金属,Cu,作负极，而,Ag,作,正极，电流由正极流向负极；负极反应式：,Cu,2e,=Cu,2,；,正极反应式：,2Ag,2e,=2Ag,；总反应式：,Cu,2Ag,=,2Ag,Cu,2,；取出盐桥后形成断路，原电池停止工作。,2,可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以,NaCl,溶,液或,NaOH,溶液为电解液，铝合金为负,极，空气电极为正极。,下列说法正确的是,(,),。,A,以,NaCl,溶液或,NaOH,溶液为电解液时，正极反应都,为：,C,以,NaOH,溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液,的,pH,保持不变,D,电池工作时，电子通过外电路从,正极流向负极,O,2,2H,2,O,4e,=4OH,B,以,NaOH,溶液为电解液时，负极反应为：,Al,3OH,3e,=Al(OH),3,答案：,A,解析：,无论在中性还是碱性电解质溶液中，正极反应都为：,O,2,2H,2,O,4e,=4OH,，负极反应，中性条件下：,Al,3OH,3e,=Al(OH),3,，碱性条件下：,Al,4OH,3e,=,2H,2,O(,碱性条件下，电解质,NaOH,参与反应被消耗，,pH,减小,),；,外电路中电子由负极流向正极。,=Ni(OH),2,OH,，故答案选,D,。,解析：,充电时与外界电源正极相连的为阳极，发生氧化反,应，而该极在放电时发生的是还原反应，即,NiO(OH,),H,2,O,e,3,(2011,年全国高考,),一种充电电池放电时的电极反应为：,H,2,2OH,2e,=2H,2,O,；,NiO(OH,),H,2,O,e,=Ni(OH),2,OH,。当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的,反应是,(,),。,D,A,H,2,O,的还原,B,NiO(OH,),的还原,C,H,2,的氧化,D,Ni(OH),2,的氧化,4,下列说法正确的是,(,),。,A,金属腐蚀就是金属原子失去电子被还原的过程,B,钢铁吸氧腐蚀时，负极反应式为：,2H,2,O,O,2,4e,=4OH,C,镀锌铁皮的镀层损坏后，铁更容易腐蚀,D,氯碱工业中，阳极发生的反应为：,2Cl,2e,=Cl,2,解析：,A,中金属腐蚀,是被氧化；,B,中钢铁发生吸氧腐蚀时，,氧气在正极得到电子，发生还原反,应；,C,中镀锌铁皮的镀层损,坏后，形成锌铁原电池，锌作负极被腐蚀,，铁被保护。,D,图,3,21,3,5,Cu,2,O,是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制,取,Cu,2,O,的电解池示意图如图,3,21,3,，电解总反应：,2Cu,H,2,O=Cu,2,O,H,2,。下列说法正确的是,(,),。,A,石墨电极上产生氢气,B,铜电极发生还原反应,C,铜电极接直流电源的负极,D,当有,0.1 mol,电子转移时，有,0.1 mol Cu,2,O,生成,解析：,铜与直流电源正极相连作阳极，发生氧化反应；石,墨作阴极，水电离出的氢离子放电生成氢气；生成,0.1 mol Cu,2,O,转移电子,0.2 mol,。,答案：,A,考点,1,原电池,工作原理及电极反应式的书写,1,原理图示,图,3,21,4,2,原电池的判定方法,(1),先分析有无外接电源，有外接电源者为电解池，无外接,电源者可能为原电池；再依据原电池的形成条件分析判定，主,要思路是“四看”：一看电极，两极为导体且活泼性不同,(,燃料,电池的电极一般为惰性电极,),；二看溶液，两极插入电解质溶液,中；三看回路，形成闭合回路或两极接触；四看本质：有无氧,化还原反应发生。,(2),多池相连。无外接电源时，两极活泼性差异最大的一池,为原电池，其他各池可看作是电解池。,3,正、负极的判断,在书写原电池的电极反应式时，首先应正确判断两个电极,哪个是正极，哪个是负极。常见的判断方法有：,(1),根据电极材料判断：相对活泼的电极作负极，相对不活,泼的电极作正极。,(2),根据电子和电流流向判断：电子由负极经外电路流向正,极,(,注意：溶液中无电子,),，电流由正极经外电路流向负极。,(3),根据电解质溶液中的阴、阳离子迁移方向判,断：阳离子,移向正极，阴离子移向负极。,(4),根据电极反应类型判断：负极发生氧化反应，正极发生,还原反应。,(5),根据现象判断：负极,质量,减少，变细；正极,质量增,加，或有气泡产生。,4,电极反应式的书写,书写电极反应式时，按照负极发生氧化反应，正极发生还,原反应，首先正确判断出电极反应产物，根据反应物和产物的,价态变化写出转移电子数，再结合质量守恒、电荷守恒配平电,极反应式。两个电极反应式相加则得总反应式。,(1),根据电极反应式写出总反应式。使两个电极反应式得失,电子数相等后，将两式相加，消去相同的化学式。,(2),根据总反应式写电极反应式一般分为四个步骤：列物,质，标得失；选离子，配电荷；配个数，巧用水；两式,加，验总式。,注意：,(1),一些复杂原电池反应需考虑：,负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共,存。若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应作为反应物写入,负极反应式中。,若正极上的反应物质是,O,2,，且电解质溶液为中性或碱,性，则水必须写入正极反应式中，且,O,2,生成,OH,；若电解质溶,液为酸性，则,H,必须写入正极反应式中，,O,2,生成水。,(2),若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的电极,反应式，然后在电子转移守恒的基础上，将总反应式减去较易,写出的电极反应式，即得到较难写出的电极反应式。,【,例,1,】,(201,0,年广东高考,，双选,),铜锌原电池,(,如图,3,21,5),工作时，下列叙述正确的是,(,),。,图,3,21,5,思路指导：,该图为原电池，活泼金属锌作负极，失去电子，,电子通过导线传递到正极铜片上，在正极溶液中铜离子得电子，,负极反应为：,Zn,2e,=Zn,2,，正极反应为：,Cu,2,2e,=Cu,，,外电路电子由负极流向正极，内电路盐桥中阳离子移向正极，,阴离子移向负极。,解析：,A,项，活,泼金属锌作负极；,D,项，盐桥中阳离子向,答案：,BC,A,正极反应为：,Zn,2e,=Zn,2,B,电池反应为：,Zn,Cu,2,=Zn,2,Cu,C,在外电路中，电子从负极流向正极,D,盐桥中的,K,移向,ZnSO,4,溶液,正极移动，故,K,应移向,CuSO,4,溶液。,在原电池中，外电路由电子定向移动导电，电子总是从负,极流出，流入正极；内电路由离子的定向移动导电，阳离子向,正极移动，阴离子向负极移动。离子的移动方向可由电性的同,性相斥，异性相吸原理理解。,【,例,2,】,镍镉,(N,i,Cd,),可充电电池在现代生活中有广泛应,用。已知某镍镉电池的电解质溶液为,KOH,溶液，其充、放电,按下式进行：,有关该电池的说法正确的是,(,),。,B,充电过程是化学能转化为电能的,过程,C,放电时负极附近溶液的碱性不变,D,放电时电解质溶液中的,OH,向正极移动,Cd,2NiOOH,2H,2,O Cd(OH),2,2Ni(OH),2,。,A,充电时阳极反应：,Ni(OH),2,e,OH,=,NiOOH,H,2,O,思路指导：,二次电池首先需要判断什么情况下是原电池，,什么情况下是电解池，二次电池充电时是电解池，放电时是原,电池。充电和放电是在两种不同的条件下发生的，充电是在外,接电源条件下发生的非自发氧化还原反应，放电是在无外接电,源条件下发生的自发氧化还原反应。,答案：,A,解析：,本题是考查常见的镍镉,(Ni,Cd,),可充电电池的工作,原理。由充电时方程式中的,Cd,和,Ni,的化合价的变化可知，充,电时,Ni(OH),2,作阳极，电解质溶液为,KOH,，所以电极反应式为：,Ni(OH),2,e,OH,=,NiOOH,H,2,O,；,Cd(OH),2,作阴极，,Cd(OH),2,2e,=,Cd,2OH,；充电的过程是将电能转化为化学能，放,电时，,Cd,作负极，,Cd,2e,2OH,=Cd(OH),2,，,Cd,周围的,c,(OH,),下降，,OH,向负极移动。,原电池反应的实质问题,原电池反应的实质是负极失去电子，发生氧化反应；正极,得到电子，发生还原反应。因此，对于具体的问题要具体分析，,不能想当然，否则会落入出题者的陷阱中。如：,铁、铜和浓,硝酸组成的原电池，虽然铁的活泼性比较强，但铁与浓硝酸发,生钝化，形成保护膜阻止反应进一步进行，而铜可以和浓硝酸,发生反应，因此铜作负极，,铁作正极。,镁、铝和氢氧化钠溶,液组成的原电池，作为负极的应该是铝，而不是镁。,【,变式训练,】,1,(2011,年广东高考,),某小组为研究电化学原理，设计如,图,3,21,6,装置，下列叙述不正确的是,(,),。,A,a,和,b,不连接时，铁片上会有金属铜析出,B,a,和,b,用导线连接时，铜片上发生反应为：,C,无论,a,和,b,是否连接，铁片均会溶解，溶,液均从蓝色逐渐变成浅绿色,D,a,和,b,分别连接直流电源的正、负极，电,压足够大时，,Cu,2,向铜电极移动,Cu,2,2e,=Cu,图,3,21,6,答案：,D,解析：,A,项，,a,和,b,不连接时，虽然没有构成原电池，但,铁片会和硫酸铜溶液发生置换反应，铁片上会有铜析出；,B,项，,a,和,b,用导线连接时，构成原电池，铜片为正极：,Cu,2,2e,=Cu,；,C,项，无论,a,和,b,是否连接，总反应式都是铁和硫酸铜,反应，所以铁片会溶解且溶液由蓝色逐渐变成浅绿色；,D,项，,a,和,b,分别连接直流电源的正、负极，形成电解池，电子由负极,流向,b,，故,Cu,2,向,b,即铁片移动，在此得电子,Cu,2,2e,=Cu,。,2,高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，,该电池长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：,3Zn,不正确的是,(,),。,2K,2,FeO,4,8H,2,O 3Zn(OH),2,2Fe(OH),3,4KOH,，下列叙述,答案：,C,3,(2011,年广,东佛山模拟，双选,),一种甲醇、氧气和强碱,溶,液作电解质,的新型手机电池，可连续使用一个月。该电池反应,为：,2CH,3,OH,3O,2,4OH,确的是,(,),。,A,充电时阴极发生氧化反应,B,放电时负极的电极反应为：,CH,3,OH,8OH,6e,C,通入,0.25 mol,氧气并完全反应后，有,0.5 mol,电子转移,D,放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的,pH,升高,解析：,充电时阴极发生得电子的还原反应，通入,1 mol,氧,气，转移,4 mol,电子，故通入,0.25 mol,氧气，应有,1 mol,电子,转移。,答案：,BD,考点,2,原电池,原理的应用,1,比较不同金属的活动性强弱,根据原电池原理可知，在原电池反应过程中，一般活动性,强的金属作负极，而活动性弱的金属,(,或碳棒,),作正极。,若有两种金属,A,和,B,，用导线将,A,和,B,连接后插入稀硫酸,中，一段时间后观察到,A,极溶解，而,B,极上有气泡冒出，则说,明,A,是负极，,B,是正极，,A,的活泼性比,B,强。,2,加快化学反应速率,原电池可以加快化学反应速率。如锌和稀硫酸反应制取氢,气时，可向溶液中滴加少量硫酸铜，形成铜,锌原电池，加快,反应的进行。,3,设计制作化学电源,设计原电池时要紧扣原电池的四个条件。具体方法是：,(1),首先将氧化还原反应拆成两个半反应。,(2),结合两个半反应找出正、负极材料,(,负极就是失电子的物,质，正极用活动,性比负极差的金属即可，也可以选用石墨,),及电,解质溶液。,浸泡在含有,Zn,2,的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有,Cu,2,电解质溶液的选择。,电解质是使负极放电的物质，因此电解质溶液一般要能够,与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极,发生反应。但如果两个半反应分别在两个容器中进行,(,中间用盐,桥连接,),，则左右两个容器中的电解质溶液应选择与相应电极材,料相同的阳离子。如在铜硫酸锌构成的原电池中，负极锌,的电解质溶液中。,电解材料的选择。,在原电池中选择还原性较强的物质作负极；氧化性较强的,物质作正极。并且原电池的正极必须导电。电池中的负极必须,能够与电解质溶液反应，容易失去电子，因此负极一般是活泼,的金属材料,(,也可以是还原性较强的非金属材料如,H,2,，,CH,4,等等,),。,(3),按要求画出原电池装置图。,【,例,3,】,铁及铁的化合物应用广泛，如,FeCl,3,可用作催化剂、,印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。,(1),写出,FeCl,3,溶液腐蚀印刷电路铜板,的离子方程式：,_,。,(2),若将,(1),中的反应设,计成原电池，请画出原电池的装置,图，标出正、负极，并写出电极反应式。,正极反应：,_,；负极反应：,_,。,(3),腐蚀铜板后的混合溶液中，若,Cu,2,、,Fe,3,和,Fe,2,的浓度,均为,0.10 molL,1,，,请参照下表给出的数据和药品，简述除去,CuCl,2,溶液中,Fe,3,和,Fe,2,的实验步骤,_,。,(4),某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些,盐溶液中腐蚀现象明显。请从上表提供的药品中选择两种,(,水可,任选,),，设计最佳实验，验证劣质不锈钢易被腐蚀。,有关反应的化学方程式：,_,。,劣质不锈钢腐蚀的实验现象,_,。,离子,氢氧化物开始,沉淀时的,pH,氢氧化物沉淀,完全时的,pH,Fe,3,1.9,3.2,Fe,2,7.0,9.0,Cu,2,4.7,6.7,提供的药品：,Cl,2,、浓,H,2,SO,4,、,NaOH,溶液、,CuO,和,Cu,思路指导：,根据自发进行的氧化还原反应式，设计原电池，,画出装置图；,Fe,2,除杂时常先把它氧化成,Fe,3,，再调节,pH,至,3.2,4.7,，除掉,Fe,3,同时不会沉淀,Cu,2,。,解析：,(1)Fe,3,具有强氧化性，可以把一些金属单质如铁、,铜等氧化成相应的离子，,Fe,3,腐蚀铜制电路板利用的就是这个,原理，反应的离子方程式是：,2Fe,3,Cu=2Fe,2,Cu,2,。,(2),由反应,2Fe,3,Cu=2Fe,2,Cu,2,可以判断出铜化合价,升高，发生氧化反应，铜作负极，铁元素化合价降低，,Fe,3,发,生还原反应，正极可以选用石墨棒，电解质溶液可以选用氯化,铁溶液。回忆并仿照教材上的铜锌原电池装置，可以画出此原,电池的装置图，装置图见答案，电极反应为：,正极反应：,2Fe,3,2e,=2Fe,2,；,负极反应：,Cu,2e,=Cu,2,。,(3),除杂时，要把杂质全部除去，又不能引入新的杂质。根,据题给信息可知：,Fe,3,的氢氧化物从开始沉淀到沉淀完全的,pH,范围是,1.9,3.2,，,Fe,2,的氢氧化物从开始沉淀到沉淀完全的,pH,范围是,7.0,9.0,，,Cu,2,的氢氧化物从开始沉淀到沉淀完全的,pH,范围是,4.7,6.7,。当,pH,为,3.2,时,Fe,3,完全沉淀，此时,Cu,2,不会,沉淀，要使,Fe,2,完全沉淀需要使溶液的,pH,为,9.0,，此时,Cu,2,已经完全沉淀。因此，若要除去,CuCl,2,溶液中的,Fe,3,、,Fe,2,，,需要将,Fe,2,全部转化为,Fe,3,，采取的措施是向溶液中通入过量,的氯气；为了不引入其他杂质，可以向溶液中加入,CuO,调节溶,液的,pH,范围在,3.2,4.7,之间，此时,Fe,3,完全沉淀；最后过滤，,即可得到纯净的氯化铜溶液。,(4),不锈钢在某些盐溶液中比在酸溶液中腐蚀明显，说明这,些盐溶液中的金属阳离子的氧化性比,H,的氧化性强，即这些金,属在金属活动性顺序中位于氢的后面。要设计实验验证劣质不,锈钢易被腐蚀，需要有容易与铁反应的盐，根据提供的药品可,知这种盐是硫酸铜，制取硫酸铜的最佳方案是用氧化铜与稀硫,酸反应制取，这种方法比浓硫酸与铜反应节省硫酸，并且不产,生污染环境的,SO,2,。实验步骤是：用适量水将浓硫酸稀释制,取稀硫酸，用氧化铜与稀硫酸反应制取硫酸铜，将不锈钢,加入硫酸铜溶液中观察现象。,答案：,(1)2Fe,3,Cu=2Fe,2,Cu,2,(2),2Fe,3,2e,=2Fe,2,Cu,2e,=Cu,2,(3),通入足量氯气将,Fe,2,氧化成,Fe,3,；加入,CuO,调节,溶液的,pH3.2,4.7,；过滤,除去,Fe(OH),3,(4),CuO,H,2,SO,4,=CuSO,4,H,2,O,、,CuSO,4,Fe=FeSO,4,Cu,不锈钢表面有紫红色物质生成,Fe=3Fe,2,，不能实现该反应的原电池是,(,【,变式训练,】,4,(,双 选,),某原电池总反应的离子方程式为：,2Fe,3,),。,AD,A,正极为,Fe,，负极为,Zn,，电解质为,Fe,2,(SO,4,),3,溶液,B,正极为,C,，负极为,Fe,，电解质为,Fe(NO,3,),3,溶液,C,正极为,Cu,，负极为,Fe,，电解质为,FeCl,3,溶液,D,正极为,Ag,，负极为,Fe,，电解质为,CuSO,4,溶液,解析：,负极失去电子，故,Fe,为负极，正极的活泼性比,Fe,差即可，电解质溶液为含有,Fe,3,的溶液。,考点,3,电解原,理与电极产物的判断,1,电解原理,与外界电源正极相连,阳极,氧化反应,(,失电子,),阴离子,移向；,与外界电源负极相连,阴极,还原反应,(,得电子,),阳离子,移向。,2,两极放电顺序,(1),若阳极为活泼金属,(,金属活动性顺序表,Pt,之前金属,),，则,金属失电子，电极被溶解；若是惰性电极,(Pt,、,Au,、石墨,),，则,溶液中阴离子失电子，阴离子放电顺序：,S,2,I,Br,Cl,OH,含氧酸根离子,F,。,(2),在阴极，阳离子放电，顺序与金属活动性顺序表相反：,Ag,Fe,3,Cu,2,H,3,以惰性电极电解电解质溶液的类型,类型,实例,电极反应特点,电解,对象,电解质,浓度,pH,溶液,复原,电解水,NaOH,阴极：,2H,2e,=H,2,；,阳极：,4OH,4e,=2H,2,O,O,2,水,增大,增大,水,H,2,SO,4,增大,减小,水,Na,2,SO,4,增大,不变,水,电解,电解质,HCl,电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电,电解质,减小,增大,氯化氢,CuCl,2,减小,氯化铜,类型,实例,电极反应特点,电解,对象,电解质,浓度,pH,溶液,复原,放,H,2,生碱,NaCl,阴极：,H,2,O,放,H,2,生碱；,阳极：电解质阴离子放电,电解质,和水,生成新,电解质,增大,氯化氢,放,O,2,生酸,CuSO,4,阴极：电解质阳离子放电；,阳极：,H,2,O,放,O,2,生酸,电解质,和水,生成新,电解质,减小,氧化铜,【,例,4,】,(201,1,年广东广州,模拟，双选,),如图,3,21,7,所示，,电解未精制饱和食盐水,(,含有少量,Mg,2,),，在碳棒和铁片表面均,有气体生成，一段时间后铁,片附近出现浑浊现象。下列叙述正,确的是,(,),。,A,碳棒接直流电源的负极,B,碳棒上发生氧化反应,C,铁片上的电极反应式为：,D,铁片附近出现的浑浊物是,Mg(OH),2,2Cl,2e,=Cl,2,图,3,21,7,思路指导：,解题关键是根据信息判断外界电源的正、负极，,分析两个电极反应式。,答案：,BD,解析：,电解未精制饱和食盐水,(,含有少量,Mg,2,),，两极均有,气体产生，应该生成氢气和氯气；铁片附近有浑浊物，说明铁,片上,H,放电，产生氢气的同时，水电离产生的,OH,与,Mg,2,生,成,Mg(OH),2,沉淀，故铁片应与负极相连，电极反应式：,2H,2e,=H,2,；而碳棒则与正极相连，发生氧化反应。,【,变式训练,】,5,(2011,年广东深圳联考，双选,),已知外电路中，电子由,b,极流向锌。有关图,3,21,8,所示的装置分析合理的是,(,),。,图,3,21,8,A,该装置中,Cu,极为正极,B,当铜极的质量变化为,32 g,时，,a,极上消耗的,O,2,在标准,C,b,极反应的电极反应式为：,H,2,2e,2OH,=2H,2,O,D,一段时间后锌片质量减少,状况下的体积为,5.6 L,答案：,BC,解析：,左池为燃料电池，右池为电解池；电子由,b,极流向,锌，说明,b,是原电池的负极，电极反应式：,H,2,2e,2OH,=2H,2,O,，锌为电解池阴极，电极反应式：,Cu,2,2e,=Cu,，,故一段时间后锌片质量增加；根据电路中转移电子数相等：,O,2,2Cu,4e,，当阳极铜溶解,32 g,时，负极消耗,0.25 mol,氧气，,在标准状况下的体积为,5.6 L,。,考向分析,电化学知识,是化学基本理论部分的一个重要内,容，也是历年高考考查的一个重点。电化学知识既可以综合学,科内的知识，如联系到：化学实验现象的判断和分析、定量实,验的操作要求、离子方程式的书写、氧化还原反应问题分析、,化学计算等。也可以涉及到学科间的知识的运用，如联系到物,理学的,“,有关电流强度的计算、有关电量和阿伏加德罗常数的,计算,”,等，还可以与生产生活,(,如金属的腐蚀和防护、电镀废液,的危害与环保,),、新科技及新技术,(,新型电池,),等问题相联系。,从近几年广东高考命题来看，试题常以选择题居多，也可,能以填空、简答、实验、计算等形式命题。在第,卷中主要是,结合题目设置与原电池或电解池相关的问题，例如原理考查，,电极反应式书写，现象描,述，计算等问题。,【,典例,】,(2011,年广东茂,名模拟,)A,、,B,、,C,、,D,是常见,不同,主族的短周期元素，它们的原子序数逐,渐增大，,A,元素原子最,外层电子数是内层电子数的,2,倍；其中只有,C,是金属元素，且,C,元素原子最外层电子数是,D,元素原子最外层电子数的一半；,B,元素原子的最外层电子数比,D,元素原子最外层电子数少一,个；,E,与,D,同主族，且,E,元素的非金属性比,D,强。,图,3,21,9,(1),写出,A,、,B,、,E,三种元素的元素符号：,A,：,_,，,B,：,_,，,E,：,_,。,(2),如图,3,21,9,所示：以,C,和,A,的单质为电极材料，两,池内的电解质溶液均为,D,的最高价氧化物对应的水化物。,a,中,A,为：,_,极，电池总反应的离子方程式为：,_,；,b,中,A,上的电极反应式为：,_,，一段时间后,b,中的,pH_(,填,“变大”、“变小”或“不变”,),。,(3),工业利用,CO(g,),H,2,O(g)H,2,(g),CO,2,(g),H,v,(,逆,),C,v,(,正,),v,(,逆,),B,v,(,正,),v,(,逆,),D,无法确定,温度,27,2 000,K,值,3.84,10,31,0.1,考查要点：,本题以元素推断为入手点，进而考查了原电池,和电解池原理，电极方程式书写和,pH,的变化。,(3),和,(4),问则独,立考查了化学平衡的知识。,思路指导：,元素推断是基础，进而分析原电池和电解池反,应。,解析：,根据周期表中原子结构特点推断,A,为,C,，,B,为,N,，,C,为,Al,，,D,为,S,，,E,为,O,；所以构成,C,硫酸,Al,原电池，,活泼金属铝作负极，总反应是铝与稀硫酸的反应；在电解,池中，,Al,与负极相连不参加反应，阴极,H,放电，阳极,OH,放电，电,解实质是电解水，所以一段时间后硫酸溶,液浓度变大，,pH,变小。,答案：,(1)C N,O,(2),正,2Al,6H,=2Al,3,3H,2,4OH,4e,=2H,2,O,O,2,变小,(3),高温有利于提高反应速率，高压水蒸气条件下,CO,转化,率增大，且二氧化碳在水中的溶解度也增大,(,答出两点即可,),(4),吸热,D,【,突破训练,】,1,(2011,年广东肇庆模拟,),二甲醚,(CH,3,OCH,3,),被称为,21,世,纪的清洁、高效能源。,(1),合成二甲醚反应一：,CO,2,(g),H,247 kJ/mol,。一定条,件下该反应在密闭容器中,达到平衡后，要提高,CO,的转化率，可以采取的措施是,_(,填,字母,),。,A,低温高压,B,加催化剂,C,体积不变充入,N,2,D,增加,CO,浓度,E,分离出二甲醚,(2),合 成 二 甲 醚 反 应 二：,H,2,O(g),。在某温度下，在,1 L,密闭容器中加入,CH,3,OH,，反应,到,10,分钟时达到平衡，此时测得各组分的浓度如下：,该温度的平衡常数为,_,。,10 min,内平均反应速率,v,(CH,3,OH),_,。,物质,CH,3,OH,CH,3,OCH,3,H,2,O,浓度,/,molL,1,0.01,0.2,0.2,(3),图,3,21,10,为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原,理示意图。该反应的还原剂是,_(,写名称,),；若,b,电极,的,_,。,图,3,21,10,反应式为：,3O,2,12e,12H,=6H,2,O,，则,a,电极的反应式为：,解析：,(3),二甲醚燃料电池，可燃物二甲醚为还原剂，失电,子，氧气是氧化剂，得电子；电极方程式先写出反应物和产物，,再算出得失电子数，巧妙利用信息中质子交换膜配平方程式；,也可以写出总反应式，再减去正极反应式，即得负极反应式。,答案：,(1)AE,(2),400,0.04,molL,1,min,1,(3),二甲醚,(CH,3,),2,O,12e,3H,2,O=2CO,2,12H,(,或,C,2,H,6,O,12e,3H,2,O=2CO,2,12H,),离子浓度逐渐增大,题组一 原电池原理,1,在盛有稀,H,2,SO,4,的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜,),。,片，下列叙述正确的是,(,A,正极附近的,B,电子通过导线由铜片流向锌片,C,正极有,O,2,逸出,D,铜片上有,H,2,逸出,D,2,如图,3,21,11,所示的装置，在铁圈和,银圈的焊接处，,用一根棉线将其悬吊在盛水的烧杯中，使之平衡。小心地向烧,),。,杯中央滴入,CuSO,4,溶液，片刻后可观察到的现象是,(,A,铁圈和银圈左右摇摆不定,B,保持平衡状况,C,铁圈向下倾斜,D,银圈向下倾斜,图,3,21,11,解析：,构成原电池，铁作负极不断溶解，银作正极会有铜,析出，所以银圈向下倾斜。,D,题组二 化学电源,3,碱性电池具有容量大、,放电电流大的特点，因此得到广,泛应用。锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：,Zn(s),2MnO,2,(s),2H,2,O(l)=Zn(OH),2,(s),2MnOOH(s),。下列,说法错误的是,(,),。,B,电池工作时，电子由正极通过外电路,流向负极,C,电池工作时，锌失去电子,D,外电路中每通过,0.2mol,电子，锌的质量理论上减少,6.5g,解析：,原电池工作时，外电路中电子,由负极流向正极。,B,A,负极的电极反应式为：,Zn,2e,2OH,=Zn(OH),2,4,科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌,将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发,电。电池负极反应为,(,),。,解析：,电解液为酸性，故,A,错，负极通入氢气，正极通入,氧,气，故,B,、,D,错。,C,A,H,2,2OH,2e,=2H,2,O,B,O,2,4H,4e,=2H,2,O,C,H,2,2e,=2H,D,O,2,2H,2,O,4e,=4OH,题组三 电解池原理与应用,5,(2011,年广东惠州模拟,),图,3,21,12,中,a,、,b,为直流电,源电极，,c,、,d,为惰性电极，电解液为淀粉碘化钾溶液，电解,时,d,极先呈现蓝色，下列说法不正确的是,(,),。,A,a,为直,流电源的负极,C,电解质溶液电解过程中,pH,值减小,D,要恢复原溶液需要通入一定量的,HI,解析,：,d,极先呈现蓝色,，说明,2I,2e,=I,2,，,d,与电源正,极相连，,c,极氢离子放电，故溶液碱性增强。,C,B,d,极电极反应为：,2I,2e,=I,2,图,3,21,12,6,(2011,年广,东广州模拟,),电解法精炼含有,Fe,、,Zn,、,Ag,等,杂质的粗铜。下列叙述正确的是,(,),。,A,电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极,B,粗铜与电源负极相连，发生氧化反应,D,电解后,Fe,、,Zn,、,Ag,等杂质会沉积在电解槽底部形成阳,极泥,C,阴极上发生的反应是：,Cu,2,2e,=Cu,解析：,精炼铜时粗铜作阳极，发生氧化反应，电极反应式：,Cu,2e,=Cu,2,，,Ag,等活泼性比,Cu,差的金属形成阳极泥。,C,C,钢铁吸氧腐蚀的正极反应：,O,2,2H,2,O,4e,=4OH,题组四 金属的腐蚀和防护,7,下列叙述不正确的是,(,),。,A,铁表面镀锌，铁作阳极,B,船底镶嵌锌块，锌作负极，以,防船体被腐蚀,D,工业上电解饱和食盐水的阳极反应：,2Cl,2e,=Cl,2,解析：,铁表面镀锌，应,以锌作阳极，铁作阴极。,A,2e,=Fe,2,8,图,3,21,13,装置中，,U,型管内为红墨水，,a,、,b,试管,内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放,置一段时,间。下列有关描述错误的是,(,),。,A,生铁块中的碳是原电池的正极,B,红墨水柱两边的液面变为左低右高,C,两试管中相同的电极反应式是：,Fe,D,a,试管中发生了吸氧腐蚀，,b,试管中,发生了析氢腐蚀,图,3,21,13,解析：,a,试管中,食盐水为中性，发生了吸氧腐蚀，压强减,小；,b,试管中氯化铵溶液为酸性，发生了析氢腐蚀，压强增大，,所以红墨水柱两边的液面变为左高右低。,答案：,B,